IP 别名和辅助 IP 地址

概述
IP 别名（IP Alias），辅助ip地址（Secondary IP Address）

IP alias 是由 ifconfig 程序来创建和维护的，而 secondary IP address 则是由 ip 程序来创建和维护的。ip addr add 创建的 secondary IP address 不能在 ifconfig -a 中看到，反过来，ifconfig 创建的 ethX:Y 却能在 ip addr show 中看到。实际上 ifconfig 只是取到第一个匹配的 IP 地址，而 ip addr show 却是完全取。

multi-homing, IP aliasing, Primary address 与 Secondary address 概念辨析

host address: A unique address assigned to a communications device in a computer. If a computer has multiple communications devices (e.g., Ethernet cards or modems), each of these devices will have its own unique address. This means that a host (computer or router) can be multi-homed, i.e., have multiple IP addresses. This can also be artificially created by assigning different IP addresses to the same device (called IP aliasing).

Linux 中为同一个物理网卡增加多个 IP 地址，以前通过 ifconfig 命令来创建和维护 IP alias，而在新的 IPROUTE2 中通过 ip address 命令来创建和维护 Primary address 与 Secondary address。
* 在每一个接口上可以配置多个 Primary 地址和多个 Secondary 地址。
* 对一个特定的网络掩码（例子中的网络掩码为/24），只能有一个 Primary 地址。

在路由代码中对许多事件和条件作出响应依赖于 IP 地址为 Primary 地址还是 Secondary 地址。下面给一些例子：
* Primary addresses contribute to the entropy of the CPU that happens to run the code that applies the configuration.
* 当删除一个 Primary 地址时，所有相关的 Secondary 地址也被删除。但通过 /proc 可以配置一个选项（net.ipv4.conf.*.promote_secondaries），在当前 Primary 地址被删除时可以将 Secondary 地址提升为 Primary 地址。
* 当主机为本地生成的流量选择源 IP 地址时，只考虑 Primary 地址。

原理
在 Linux 中，一个网卡可以有多个 IP，那么这多个 IP 有什么关系呢？其实这些 IP 组成了一个吊链结构，所谓吊链结构就是一些节点链接成一条链，然后每个节点带有自己的一条链，如下图所示：

每个节点代表的 IP 地址标识一个网段，这个节点的 IP 就是这个网段的 Primary 地址，它下面所带的 IP 就是这个网段的 Secondary 地址，也就是说一个网卡可以带有各个节点所带链表长度之和个 IP 地址，而且这些 IP 不是线形的，而是上述的吊链结构。

配置多个 IP 地址时源 IP 的选择
如果一个主机绑定有多个 IP 地址，那么在被动响应和主动发起连接两种方式中，源 IP 地址的选择机制肯定是有所差异的。

主机在接收外部数据包，并发送响应数据包时，响应源地址显然就是客户端请求的地址，这是非常容易理解的，如客户端向主机的 1.1.2.3:80 发起请求，那么主机响应数据包的源 IP 地址一定是 1.1.2.3 。

那么当主机对外主动发起请求时，数据包的源 IP 地址如何选择？

当一个主机创建 IP 数据包时，必须选择正确的源IP地址，这是至关重要的，因为只有源地址正确，才能让接收者正确响应。如果源地址错误，则无法得到对端主机的任何回应。

Linux 2.2 选择源 IP 地址使用以下三种机制：

应用程序可以通过 bind(2) 系统调用，应用至 sendmsg(2) 调用上，并通过辅助数据对象 IP_PKTINFO ，从而显式指定源 IP 地址。在这种情况下，操作系统内核仅仅检查其源 IP 地址是否正确，否则产生相应的错误。
如果应用程序没有指定源 IP 地址，包含源 IP 的路由表将决定数据包源 IP 地址，通过设置 ip route 命令的 src 参数，从而指定源 IP 地址。如果路由表没有包含 src 属性，则使用主要 IP 地址。
其它情况下内核搜寻绑定定数据包路由接口上的 IP 地址， IPv6 选择第一个可用的 IP 地址。 IPv4 情况下，尽量选择与目标 IP 处于同一子网的源 IP ，如果目标 IP 与自己的所有 IP 没有处于同一子网，则使用第二种算法。
默认情况下，如果 Linux 的网卡有多个 IP 且位于不同的子网之中，如果数据包目标地址为某个子网中的 IP, 那么对应的与目标同子网的 IP 将会被使用。如果 eth0 有两个 IP 192.168.1.12/24、10.1.1.1/8，那么到 10.0.0.0 子网的数据包的源地址将使用 10.1.1.1。当然可以使用 ip route 的 src 属性指定源址。

如果绑定的几个 IP 处于同一个子网内，那么主要 IP 地址将被使用（如 eth0 接口上的 IP），也可以使用 iptables 修改数据包的源地址实现之，如：

iptables -t nat -I POSTROUTING -o eth0 -d 1.2.3.4/0 -s 192.168.100.1 -j SNAT --to-source 192.168.100.2
1
Keepalived virtual_ipaddress 是否要配子网掩码
测试结果，添加 10.11.10.19/32 的类型是 Primary，添加 10.11.10.19/23 的类型是 Secondary。但是都没有影响到 Route 源地址。见后。

因此 Keepalived virtual_ipaddress 可不用配子网掩码。配置不带子网掩码的 IP 地址更简单。

测试：

IP   Type   Route
10.11.10.19/32   Primary   None
10.11.10.19/23   Secondary   None
10.11.10.19/24   Primary   10.11.10.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 10.11.10.19
# 原 IP 地址是 10.11.10.23/23
# ip -4 -o a s
33: eth0 inet 10.11.10.23/23 brd 10.11.10.1 scope global eth0
# ip route
10.11.10.0/23 dev eth0 proto kernel scope link src 10.11.10.23
169.254.0.0/16 dev eth0 scope link metric 1033

# 添加 IP 地址 10.11.10.19/32
# ip addr add 10.11.10.19 dev eth0
# ip -4 -o a s
33: eth0 inet 10.11.10.23/23 brd 10.11.10.1 scope global eth0
33: eth0 inet 10.11.10.19/32 scope global eth0
# ip route
10.11.10.0/23 dev eth0 proto kernel scope link src 10.11.10.23
# ip addr del 10.11.10.19/32 dev eth0

# 添加 IP 地址 10.11.10.19/24
# ip addr add 10.11.10.19/24 dev eth0
# ip -4 -o a s
33: eth0 inet 10.11.10.23/23 brd 10.11.10.1 scope global eth0
33: eth0 inet 10.11.10.19/24 scope global eth0
# ip route
10.11.10.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 10.11.10.19
10.11.10.0/23 dev eth0 proto kernel scope link src 10.11.10.23
# ip addr del 10.11.10.19/24 dev eth0

# 添加 IP 地址 10.11.10.19/23
# ip addr add 10.11.10.19/23 dev eth0
# ip -4 -o a s
33: eth0 inet 10.11.10.23/23 brd 10.11.10.1 scope global eth0
33: eth0 inet 10.11.10.19/23 scope global secondary eth0
# ip route
10.11.10.0/23 dev eth0 proto kernel scope link src 10.11.10.23
# ip addr del 10.11.10.19/23 dev eth0

# 原 IP 地址是 10.11.10.23/23
# ip -4 -o a s
33: eth0 inet 10.11.10.23/23 brd 10.11.10.1 scope global eth0
# ip route
10.11.10.0/23 dev eth0 proto kernel scope link src 10.11.10.23
169.254.0.0/16 dev eth0 scope link metric 1033

参考
从ip addr add和ifconfig的区别看linux网卡ip地址的结构
转载 ip alias and secondary ip address
有关IP aliasing, Primary address和Secondary address
配置多个ip地址时源ip的选择
.eof.
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作者：xiewen99
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/xiewen99/article/details/54729112
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